連續(xù)纖維增強PA6復合材料的制備及性能研究.pdf

1、熱塑性復合材料由于具有韌性高、耐沖擊性能好、制造周期短、耐化學性能好、可重復加工等優(yōu)點，已經(jīng)成功應用于航空航天、交通運輸、電子電器、建材等領域。然而，熱塑性樹脂在熔融狀態(tài)下黏度較大，不利于纖維的浸漬。因此熱塑性樹脂和纖維的浸漬問題是熱塑性復合材料制備的難點和關鍵。
　　針對熱塑性樹脂黏度大、難于浸漬纖維的特點，本論文采用混紗的方法將PA6纖維與玻璃纖維按一定比例進行混雜形成均勻的纖維束，通過VAT設備鋪縫制備成單層纖維預成型體，在

2、一定的壓力、溫度和保壓時間下熱壓制備成單層預浸片材，最后按照一定的鋪層方式二次熱壓成型制備復合材料層合板。使用此方法的優(yōu)點是樹脂纖維和增強纖維的體積含量易于控制，纖維的路徑便于設計，更易實現(xiàn)良好的浸漬。本論文重點研究了成型參數(shù)（壓力、溫度、保壓時間）對復合材料層合板力學性能的影響，并對純PA6樹脂及GF/PA6復合材料進行了結(jié)晶動力學的研究，最后還研究了不同熱處理方式對層合板性能的影響。本文的研究可為熱塑性復合材料的制備提供一種新的途徑

3、，為熱壓制備GF/PA6復合材料層合板提供了性能參數(shù)依據(jù)和理論指導。
　　本論文的主要工作如下:
　　1.采用正交實驗方法分別探索了熱壓溫度、熱壓壓力、熱壓時間對復合材料層合板力學性能的影響，確定了優(yōu)化的熱壓工藝參數(shù):熱壓溫度250℃左右，熱壓壓力3.5MPa，熱壓時間10min左右。該工藝條件下GF/PA6層合板的力學性能最佳，拉伸強度、拉伸模量分別為476MPa、20.61GPa，彎曲強度、彎曲模量分別為445MPa、1

4、6.37GPa，層間剪切強度為25.66MPa。通過對破壞試樣微觀形貌進行分析發(fā)現(xiàn)該工藝條件下PA6樹脂和纖維具有良好的浸漬性。
　　2.采用差示掃描量熱法(DSC)對純PA6樹脂和GF/PA6復合材料的非等溫結(jié)晶行為了分析。對PA6及GF/PA6復合材料的結(jié)晶放熱曲線進行分析，發(fā)現(xiàn)隨著冷卻速率的升高，結(jié)晶起始點、結(jié)晶峰向低溫方向移動，結(jié)晶峰變寬，結(jié)晶完善程度降低。纖維的加入提高了結(jié)晶起始溫度，表明纖維有助于晶核的生成;但GF/P

5、A6的峰溫、結(jié)晶焓小于純PA6，表明纖維的加入阻礙了高分子分子鏈的運動，影響了結(jié)晶，最終導致GF/PA6的結(jié)晶完善程度降低。分別采用Avrami、Ozwa、Mo方法對PA6及GF/PA6的非等溫結(jié)晶動力學進行模擬，發(fā)現(xiàn)Avami、Mo方程可以描述其非等溫結(jié)晶動力學行為。
　　3.在180℃真空條件下對復合材料進行熱處理，研究了不同熱處理時間對GF/PA6復合材料性能的影響。實驗結(jié)果表明，經(jīng)熱處理10h后，復合材料試樣中PA6的結(jié)晶